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新聞詳情

利用DCS系統(tǒng)對(duì)流量計(jì)進(jìn)行氣流量控制的邏輯改造

來(lái)源:上海自動(dòng)化儀表有限公司作者:上海自動(dòng)化儀表有限公司網(wǎng)址:http://www.v2350.cn

上海自動(dòng)化儀表有限公司主要闡述了由于設(shè)備節(jié)能技改,實(shí)現(xiàn)APC先進(jìn)控制系統(tǒng)順利實(shí)施,為節(jié)省購(gòu)買(mǎi)流量積算儀費(fèi)用,利用現(xiàn)有DCS系統(tǒng)將流量積算儀的功能用DCS系統(tǒng)控制邏輯組態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn),達(dá)到工藝操作要求。


碳化三段氣流量前期選用的孔板流量計(jì),數(shù)量54套;經(jīng)運(yùn)行10多年,設(shè)備腐蝕、磨損嚴(yán)重,導(dǎo)致計(jì)量偏差較大(>10%),制約公司先進(jìn)技術(shù)的改造運(yùn)用(碳化APC先進(jìn)控制系統(tǒng)實(shí)施),同時(shí)因壓力損失大(4~10kPa),導(dǎo)致能源消耗高、浪費(fèi)嚴(yán)重。而畢托巴流量計(jì)由于一次測(cè)量元件智能探針式φ20不銹鋼制成,其截面積很小在介質(zhì)管道中幾乎無(wú)壓力損失,使運(yùn)行成本大大減小,與孔板等節(jié)流裝置相比較具有明顯的節(jié)能效果。為配合設(shè)備改造及APC先進(jìn)控制系統(tǒng)順利實(shí)施,對(duì)54臺(tái)三段氣流量計(jì)進(jìn)行改造(選用畢托巴流量計(jì)),在儀表選型改造時(shí)為節(jié)約費(fèi)用,只選用了畢托巴流量計(jì)巴體及差壓變送器,而未采購(gòu)流量積算儀,將流量積算儀的功能利用DCS系統(tǒng)控制邏輯算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。


1、孔板壓力損失估算

現(xiàn)階段碳化三段氣流量測(cè)量均使用孔板計(jì)量,平均體積流量約12000m3/h,電動(dòng)機(jī)效率大約=0.8,平均差壓值為10kPa,孔板孔徑比約為0.5,三段氣絕對(duì)壓力平均值在0.3MPa(300kPa),三段氣氣體(主要成分CO2)壓縮因子約為0.7,三段氣平均溫度約35℃(換算為國(guó)際溫標(biāo)為308.15K)。根據(jù)孔板的壓力損失估算公式:


將孔板計(jì)量改為畢托巴流量計(jì),由于避免壓損而節(jié)約的能源為:按一年連續(xù)運(yùn)行300天計(jì)算,那么一臺(tái)孔板每年消耗損失的能源為:7844W×24h×360=67772.2kW·h折算成電能計(jì)算,1kW·h按照大約0.35元計(jì)算,那共計(jì)54臺(tái)流量計(jì)每年消耗的經(jīng)濟(jì)價(jià)值為:67772.2kW·h×0.35元/kW·h×54=1280894.6元/年經(jīng)估算,選用非常新節(jié)能型54臺(tái)畢托巴流量計(jì)因?yàn)闇p小氣體的壓力損失折合為電能,每年大約節(jié)省電費(fèi)128萬(wàn)余元。


2改造必要性

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)十余年的聯(lián)系運(yùn)行,管道內(nèi)高壓、高速流動(dòng)介質(zhì)的長(zhǎng)期沖刷、腐蝕、氣蝕以及結(jié)垢掛疤,導(dǎo)致孔板內(nèi)緣磨損、變形,使其測(cè)量精度大幅下降,存在著諸多缺陷。


1)孔板測(cè)量精度降低,計(jì)量偏差大,難以滿足生產(chǎn)計(jì)量要求。


2)孔板連續(xù)運(yùn)行十余年,設(shè)備老化,已達(dá)使用壽命。


3)原始設(shè)計(jì),孔板安裝于五樓地面高5m余處,與工藝管道為法蘭連接,密封面易泄漏,管道振動(dòng)導(dǎo)致引壓裝置疲勞易斷裂,造成設(shè)備故障。其檢修維護(hù)困難、工作量大且效果不理想。


4)儀表裝置整體性能降低,運(yùn)行穩(wěn)定性差,導(dǎo)致自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)難以投用,操作困難。


5)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)施優(yōu)化控制系統(tǒng)形成制約,難以滿足優(yōu)化控制系統(tǒng)高精度、高標(biāo)準(zhǔn)、精細(xì)操作的要求。


綜上所述,為了系統(tǒng)裝置運(yùn)行穩(wěn)定性、提高生產(chǎn)效率,順利實(shí)施優(yōu)化控制系統(tǒng),保障生產(chǎn)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo),改造是必要的可行的。


3.1DCS系統(tǒng)流量計(jì)算公式控制邏輯


標(biāo)況流量計(jì)算公式:


其中:Q———瞬時(shí)流量;ΔP———輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的差壓值,kPa;


Ai———分段修正系數(shù);T———工作溫度,℃;P———工用壓力,kPa。


3.2流量系數(shù)取值控制邏輯


3.3流量顯示控制邏輯


小于等于比較時(shí),當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)輸入流量差壓值小于等于輸入0.005時(shí)輸出為TRUE;當(dāng)輸入流量差壓值大于輸入0.005時(shí)輸出為FALSE;當(dāng)二選一選擇時(shí),輸入1為FALSE時(shí)將輸入清洗氣流量作為輸出,輸入1為TRUE時(shí)將輸入給定值0作為輸出(比較和二選一控制主要是為了小信號(hào)切除)。


3.4流量調(diào)節(jié)控制邏輯

PID調(diào)節(jié)器根據(jù)閥門(mén)開(kāi)度大小來(lái)控制清洗氣流量。工藝操作人員以工藝指標(biāo)來(lái)設(shè)定清洗氣流量設(shè)定值,PID調(diào)節(jié)器根據(jù)設(shè)定清洗氣流量設(shè)定值判斷閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)清洗氣流量的大小。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量清洗氣流量高于設(shè)定值時(shí),調(diào)節(jié)閥逐漸關(guān)??;當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量清洗氣流量低于設(shè)定值時(shí),閥門(mén)逐漸開(kāi)大,使清洗氣流量控制在設(shè)定值范圍內(nèi),對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。


3.5流量累積控制邏輯

該功能塊可對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各種流量進(jìn)行累積計(jì)算,可根據(jù)實(shí)際情況選擇累積方式。在正累積方式下,只對(duì)正的流量值進(jìn)行累積,全累積方式下,不論正負(fù)流量均進(jìn)行累積(因工藝需求,目前我廠均采用正累積方式進(jìn)行流量累積),累積值可隨時(shí)進(jìn)行復(fù)位清零,也可累積滿后進(jìn)行清零復(fù)位。


4系統(tǒng)調(diào)試及投用

4.1仿真調(diào)試

首先對(duì)組態(tài)的信息進(jìn)行檢查,看數(shù)據(jù)連接類型是否匹配,是否回路斷開(kāi)等,檢查確定組態(tài)無(wú)誤后,利用虛擬信號(hào)發(fā)生器發(fā)射的信號(hào),作為控制回路算法模擬仿真運(yùn)行的輸入信號(hào),運(yùn)行控制算法,實(shí)時(shí)顯示仿真數(shù)據(jù)及仿真報(bào)警。在這個(gè)可調(diào)式的仿真過(guò)程中,觀察仿真結(jié)果來(lái)判斷對(duì)控制算法的組態(tài)是否滿足要求,若不滿足,則可“在線”調(diào)整算法功能塊的參數(shù),甚至重新組態(tài)、仿真和調(diào)試,直到仿真結(jié)果滿足指定要求。


4.2聯(lián)動(dòng)調(diào)試

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝及機(jī)柜內(nèi)接線工作完成后進(jìn)行聯(lián)調(diào)。主要對(duì)AI信號(hào)、AO信號(hào)、DI信號(hào)、DO信號(hào)、控制方案動(dòng)作、聯(lián)鎖輸出等能否滿足工藝開(kāi)車(chē)需要。若不滿足,則根據(jù)工藝需求進(jìn)行調(diào)整,直至滿足工藝要求。


4.3系統(tǒng)投運(yùn)

系統(tǒng)聯(lián)調(diào)完成后,確認(rèn)工藝條件成熟時(shí)可進(jìn)行投運(yùn)??刂苹芈返耐哆\(yùn),應(yīng)遵循“先手動(dòng),后自動(dòng)”的原則,在手動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定的前提下,進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行。如有串級(jí)調(diào)節(jié)的,串級(jí)回路“先投內(nèi)環(huán),后投外環(huán)”的原則。


5改造后運(yùn)行效果

改善現(xiàn)階段三段氣流量測(cè)量偏差大,不穩(wěn)定的缺陷,提高流量測(cè)量準(zhǔn)確度,為生產(chǎn)操作提供準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)。保障生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行,對(duì)優(yōu)化控制系統(tǒng)改造升級(jí)夯實(shí)基礎(chǔ),提供保障。上海自動(dòng)化儀表有限公司對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)提供保障,提高企業(yè)利潤(rùn)率。節(jié)約儀表設(shè)備流量積算儀購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用共54臺(tái)大約節(jié)約資金30萬(wàn)元。


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